太陽光発電の「ストリング」という言葉を聞いたことはありますか？ ストリングは太陽光発電設備を構成する単位の一つです。太陽光発電のストリングは、その組み方で発電効率が変化する重要な構成要素です。
本記事では、太陽光発電の基本単位から、ストリングの組み方と設計のポイントまでを解説し、ストリングの重要性を明らかにしていきます。
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太陽光発電のストリングとは？
ストリングは、太陽光発電設備を構成する単位の一つです。太陽光発電を構成する単位は数種類あり、小さいものからセル、モジュール、ストリング、アレイがあります。ここでは、ストリングの役割とその他の単位との関係性を解説します。
ストリングは太陽電池を構成する単位
ストリングは、太陽電池を構成する基本単位の一つで、太陽光パネル（モジュール）を直列につないだ回路を指します。モジュールの直列配線はシステム全体の電圧を増加させる役割を果たします。
ストリングの配列が適切でない場合、日陰や汚れの影響で一部のモジュールが出力を制限し、発電ロスが発生します。全体の発電量が低下するリスクもあります。最適な配列を設計すると、モジュール間の性能を最大限に引き出し、安定した発電が可能となります。
ストリングは発電効率を左右する重要な要素であり、設計にはシステム全体を見据えた計算と調整が求められます。太陽光発電システムの性能における重要なポイントです。
その他の配列の説明
太陽光発電システムを構成する単位には、ストリング以外にもいくつかの種類があります。最小単位は「セル」で、約10cm四方のシリコン製の薄い板からなります。
セルを組み合わせたものが「モジュール」です。一般的には太陽光パネルと聞くと、モジュールを想像する人が多いでしょう。実際にモジュールは太陽光パネルにおける流通の基本単位として用いられ、メーカーのカタログなどでも目にする機会が多くあります。モジュールの構成に使用されるセルの枚数は、製品やメーカーによって異なります。
複数のモジュールを直列につないだものが「ストリング」で、ストリングを並列で複数配線したものが「アレイ」です。アレイは、太陽光発電システムの中では最大の単位となります。アレイの出力が大きくなればなるほどシステム全体の発電力も大きくなる仕組みです。
太陽電池の構成単位は相互に関係を持ちながら、太陽光発電システム全体を構築しています。各単位の定義や役割に関する知識があると、導入目的やニーズに合った太陽光設備を選択可能です。設置後の発電効率や満足度を高めるためにも、ストリングを含めた太陽電池の構成単位を理解しておくといいでしょう。
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ストリングの組み方が発電量を左右する
太陽光パネルはストリングの組み方が大事です。影がパネルに落ちると発電量が下がります。影を考慮したストリングの組み方が必要です。
原則的なストリングの組み方
太陽光発電のストリング設計では、発電効率を高めるため、いくつかの重要な原則があります。一つは、複数のストリングが存在する場合、それぞれの直列接続するモジュール数を揃えることです。また、可能な限り多くのモジュールを1つのストリングにまとめる構成が理想的とされ、全体の発電効率を向上できます。
ストリングの組み方には、横組みと縦組みがあります。横組みは、モジュールをすべて直列でつなぐ方法で、比較的シンプルな設計です。縦組みは、モジュールを上下に接続する方法であり、設置スペースや影の影響を考慮して選択されます。
横組みでストリングを設計すると、一部のモジュールに影が生じた場合、ストリング全体の発電効率が低下するリスクがあります。特に影が左端のモジュールにかかる場合に影響が顕著です。そのため、適切な接続方式と設置場所の選定が欠かせません。
影を考慮したストリングの組み方
ストリング設計における発電損失を避けるためには、設置前にシミュレーションを行い、影の影響を正確に予測しなければなりません。その結果をもとに、縦と横の接続方法を組み合わせると、リスクを分散させる設計が可能となります。
横組みは、モジュールをすべて直列で接続するため、発電効率が高い点が利点です。ただし、モジュールの一部に影がかかると、ストリング全体の効率が大きく低下するデメリットがあります。縦組みではリスク分散ができるため、一部のモジュールが影響を受けても、全体の効率低下を抑えられます。
それぞれの特徴を踏まえ、上手く縦・横を組み合わせてストリングを組むと、発電効率への影響を最小限に抑える理想的な設計ができます。縦組みを取り入れる場合、専門的な知識を持つ施工会社に依頼すれば、より効果的な設計が期待できるでしょう。施工会社の選び方や見極めも重要です。
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太陽光発電と相性が良い屋根の特徴
ストリングの組み方の前に、そもそも住宅用太陽光発電は、搭載する屋根との相性が重要です。太陽光発電と相性の良い屋根の特徴を解説します。
片流れ屋根・切妻屋根など大きな長方形がある屋根
太陽光発電に適した屋根として、「片流れ屋根」や「切妻（きりつま）屋根」が挙げられます。片流れ屋根は、一方向に傾斜する単純な構造が特徴です。施工が容易でコストを抑えやすく、他の形状に比べて屋根面積が広い点が魅力です。全面に太陽光パネルを配置しやすく、大きな発電量を確保できます。
切妻屋根は、日本の伝統的なデザインで、2方向に傾斜がある構造です。屋根面積が十分に確保できるため、パネル設置に適しており、多くの住宅で採用されています。
どちらの形状も、広い長方形の屋根面を持つため、大型のパネルを効率的に配置できる利点があります。こうした特徴が、発電効率の向上に寄与しています。屋根形状を活かした設計が、太陽光発電の性能を最大限に引き出します。
南向きの屋根
太陽光発電で最も効率的な屋根の向きは、真南に面している場合です。太陽は東から昇り、南で最も高くなり、西に沈む動きをするため、南向きの屋根は日中の長時間にわたり太陽光を集めやすい特性があります。たとえば片流れ屋根の場合、北向きではなく、南向きの片流れ屋根に太陽光パネルを設置すれば、発電効率を高める設計が可能です。
北向きの屋根では日射量が少なく、発電量が低下する傾向があるため、太陽光発電には不向きと言えます。ただし、真南でなくても南西や南東向きの屋根であれば、十分な発電が見込めます。太陽光発電を導入する際は、屋根の向きを事前に確認し、最適な設置方法を選択すると、発電効率を最大化できます。
なだらかな傾斜がある屋根
なだらかな傾斜を持つ屋根は、太陽光発電システムを設置する際に非常に適しています。太陽光パネルは設置する方向や角度によって発電効率が大きく変わり、特に南向きで約30度の傾斜を持つ場合、発電量が最大化しやすくなるのです。適度な傾斜は、パネルの表面に付着する汚れを雨水で自然に洗い流せる利点も持っています。清掃頻度を減らし、維持費を低減できるでしょう。
平坦な屋根の場合は、架台の角度を変えることで30度に近い角度への調整が可能になるケースがあります。この場合、架台設置工事に一定のコストがかかります。太陽光発電に最適な屋根の条件を理解し、適切な設置方法を実践すると、長期的なコスト削減と発電量の最大化につながります。
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ストリング設計は知識と実績が豊富な設置会社に任せよう
ストリング設計は太陽光発電において非常に重要な要素です。ストリングの組み方次第で、発電量や発電効率、パネルの寿命、システムの安定性などが下がってしまう可能性があります。
ストリング設計は専門的な知見と経験が必要となるため、設置に際しては、太陽光発電の知識と経験が豊富な会社に依頼しましょう。エコ発電本舗では太陽光発電に関するご相談やお問い合わせを随時受け付けております。どうぞお気軽にお声がけください。
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